Учебное пособие 800507

________________________________________________________Выпуск № 4 (11), 2019

Рис. 2. 3D модель сечения стены на площадке раскопок

Рис. 3. Ортофотоплан всего раскопа

Можно встретить множество других объектов, археологические исследования которых начали проводить в последние годы. Популярность использования БПЛА при серьезных исследованиях обязана резкому развитию нанотехнологий и совершенствования программного обеспечения.

Для многомерного просмотра и изучения объектов культурного наследия ученые используют новейшие методы обработки изображений для захвата и визуализации тонких структур археологических объектов и артефактов.

Бесконтактная оцифровка объектов открывает новые исследовательские подходы. Цифровое изображение делает артефакт для археологов совершенно новым для исследования. Наиболее многомерными и точными данными для археологических исследований будет обладать технология лазерного сканирования, а если точнее технология воздушного лазерного сканирования. Воздушное лазерное сканирование можно проводить с различных летательных

57

________________________________________________________Выпуск № 4 (11), 2019

аппаратов, но экономически эффективным будет являться использование БПЛА для этих целей.

Эксперты в области геодезии и картографии уже давно используют лазерное сканирование с БПЛА в качестве метода измерения. В археологии это новый опыт, но несущий в себе массу преимуществ. В результате лазерного сканирования возможно построение точной трехмерной модели любого объекта с миллиметровой точностью, далее с этой моделью можно работать, проводить любые измерения и самое главное визуализировать найденные объекты. Как уже говорилось в процессе археологических раскопок разрушается сам памятник и от него ничего не остается кроме фотографий и найденных артефактов. Поэтому виртуальное воссоздание это возможность сохранить любой памятник.

Современные технологии развиваются и совершенствуются, программные средства с искусственным интеллектом позволяют сделать многое. Поэтому аэрофотосъемка с БПЛА уже практически ничем не отличается от лазерного сканирования. С ее помощью можно также получить трехмерную модель объекта и выполнять те же действия, с той лишь разницей, что фотокамера значительно дешевле лазерного сканера. Конечно, есть преимущества лазерной съемки особенно на территориях с густой растительностью, но для археологических раскопок такого не требуется.

После оценки качества материалов аэрофотосъемки изготавливают традиционным фотографическим способом репродукции накидного монтажа - это его уменьшенная в тричетыре раза копия. Перед фотографированием на накидном монтаже прикрепляют надписи с указанием года выполнения и масштаба аэрофотосъемки, номенклатуры трапеции, шифра объекта и масштаба будущей репродукции.

Библиографический список

1.Diachron und multidisziplinär URL: https://www.uf.phil.fau.de/abteilungen/ (дата обращения 15.10.2019)

2.Archäologievermessung Grand. URL: https://www.arctron.de/referenzen/2015 /archaeologievermessung-grand/ (дата обращения 20.10.2019)

3.Акимова С.В. Город, городская среда и особенности проведения археологических исследований / Акимова С.В., Маслихова Л.И., Хахулина Н.Б. // Проблемы социальных и гуманитарных наук. 2018. № 1 (14). С. 7-13.

4.Маслихова Л.И. К вопросу об использовании технологии лазерного сканирования при изучении объектов культурного наследия в российской и зарубежной практике / Маслихова Л.И., Хахулина Н.Б. // Проблемы социальных и гуманитарных наук. 2018. № 4 (17). С. 87-92.

5.Акимова С.В. Использование современных геодезических технологий в археологии /Акимова С.В., Маслихова Л.И., Гриднев С.П. // Студент и наука. 2017. № 3. С. 195-200.

6.Маслихова Л.И. Применение методов лазерного сканирования в археологических исследованиях / Маслихова Л.И., Акимова С.В., Хахулина Н.Б. // Студент и наука. 2017. № 3. С. 200-204.

7.К выбору моделей и характеристик бпла в производстве геодезических и кадастровых задач / Харитонова Т.Б., Хахулина Н.Б., Рыжков К.А. // В сборнике: Актуальные проблемы землеустройства, кадастра и природообустройства Материалы I международной научнопрактической конференции факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. 2019. С. 353-359.

8.Особенности сбора геопространственных данных для получения 3d модели городской территории на примере г. Мичуринск / Хахулина Н.Б., Пузанов В.В., Марчук К.А. // Модели и технологии природообустройства (региональный аспект). 2019. № 1 (8). С. 110-117.

9.Возможности использования беспилотных летательных аппаратов в геодезических работах / Рыжков К.А., Горина А.В., Нестеренко И.В., Костылев В.А., Хахулина Н.Б. // Студент и наука. 2019. № 1. С. 83-87

58

________________________________________________________Выпуск № 4 (11), 2019

10.Анализ использования беспилотных летательных аппаратов и программного обеспечения для обработки аэрофотоснимков / Спириденко Е., Хахулина Н.Б. // В сборнике: ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ АПК материалы международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов. 2018. С. 170-173.

11.Трухина Н.И. Мониторинг технического состояния зданий - фактор эффективного управления в стратегии девелопмента недвижимости / Трухина Н.И., Трухин Ю.Г., Калабухов Г.А. // Недвижимость: экономика, управление. 2015. № 4. С. 60-64.

12.Баринов В.Н. Геоинформационное обеспечение земельных ресурсов и объектов недвижимости / Баринов В.Н., Трухина Н.И., Макаренко С.А. // В сборнике: Актуальные проблемы землеустройства, кадастра и природообустройства Материалы I международной научно-практической конференции факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. 2019. С.

38-43.

59

________________________________________________________Выпуск № 4 (11), 2019

Вданном случае территория изысканий сложная в географическом отношении– участок протяженный и проходит в тайге, поэтому оптимальным вариантом для проведения изысканий является аэросъемка с проведением воздушного лазерного сканирования (ВЛС) и цифровой аэрофотосъемки (ЦАФС).

Входе подготовительных работ для геодезического обеспечения воздушного лазерного сканирования и цифровой аэрофотосъемки запрошены сведения об имеющихся пунктах ГГС

иГНС в Управлении Росреестра по соответствующему субъекту РФ.

Входе проведения инженерных изысканий выполнены следующие работы:

геодезические работы по созданию сети базовых станций (БС);

воздушное лазерное сканирование (ВЛС) и цифровая аэрофотосъемка (ЦАФС);

создание цифровых ортофотопланов масштаба 1:2000.

Геодезические работы Комплекс наземных геодезических работ включал в себя:

подготовительные работы;

обследование пунктов геодезических сетей;

создание сети базовых станций;

спутниковые измерения контрольных точек (КТ). Подготовительные работы В ходе проведения подготовительных работ выполнено:

определена геодезическая изученность района проведения работ;

подготовлен рабочий проект расположения БС;

направлены в Управление Росреестра заявки на получение выписок из каталогов координат и высот пунктов ГГС и ГНС в местной системе координат и Балтийской системе высот 1977 г.;

получены выписки из каталогов координат и высот пунктов ГГС и ГНС на территорию работ в управлении Росреестра.

Обследование пунктов геодезических сетей Перед началом работ выполнено рекогносцировочное обследование пунктов ГГС и

ГНС с целью определения пригодности их использования в качестве исходных. В ходе обследования производилось отыскание пунктов на местности, производился осмотр и определялось состояние наружных знаков и центров.

При поиске были использованы портативные навигационные спутниковые приемники типа Garmin.

Геодезические работы по созданию сети базовых станций осуществлялись в следующем порядке:

планирование производства работ по созданию базовых станций (БС) в соответствии с рабочим проектом;

рекогносцировка мест расположения БС;

закладка и маркировка БС;

полевые работы по привязке БС к пунктам ГГС и ГНС.

Работы выполнены в соответствии с требованиями Задания. Закладка и маркировка БС.

Выбор мест расположения БС выполнялся по имеющимся в свободном доступе в сети Интернет спутниковым снимкам. Выбор расположения базовых станций соответствовал следующим критериям:

на месте расположения БС не должно быть древесно-кустарниковой растительности в радиусе 25 метров;

отсутствие зданий и сооружений, густой растительности и крупных предметов;

местоположение БС должно обеспечивать доступность и открытость для приема спутниковых сигналов при маске возвышения не более 15°;

61

________________________________________________________Выпуск № 4 (11), 2019

БС должна располагаться на горизонтальной площадке (уклон не более 15°);

на месте расположения БС не должно быть воздушных линий электропередач и мощных радиостанций в пределах площадки;

расположение БС должно учитывать конфигурацию трассы таким образом, чтобы расстояние от любой точки зоны ВЛС и ЦАФС до ближайшей БС не превышало 30 км;

закрепление БС должно обеспечить их сохранность в течение выполнения полного комплекса работ по созданию цифровых инженерно-топографических планов.

В итоге выполнено закрепление 8-ми базовых станций. Базовые станции расположены на расстоянии не более 60 км друг от друга и были использованы для геодезического обеспечения аэросъемочных работ.

Определение координат и высот БС выполнено с использованием глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS. Для измерений использовались двухчастотные двухсистемные (GPS+GLONASS) спутниковые приемники геодезического класса Topcon Hiper+. Копии лицензий на поверки оборудования.

Координаты и высоты базовых станций определены от пунктов ГГС и ГНС, прямыми измерениями либо через промежуточные точки, так, что каждый из пунктов сети связан измерениями не менее чем с 2-мя другими пунктами. В расстановке участвовали одновременно до 7 приемников: 2-4 приемника расположены на исходных пунктах ГГС, ГНС,

аот 2 до 3 приемников – на определяемых точках (базовых станциях либо промежуточных точках).

Принимая во внимание что:

в работе использовались современные двухчастотные GPS\GLONASS спутниковые приемники, и число одновременно видимых спутников, при открытом небосводе, в среднем составляет 18 шт.;

работы по определению координат и высот пунктов каркасной сети выполнены путем построения сети, а именно, каждая точка связана не менее чем с 2-мя другими. Таким образом, существует возможность оценить невязки в замкнутых полигонах, выполнить уравнивание, произвести оценку точности и сопоставить полученную точность с требованиями технического задания.

Принята следующая продолжительность наблюдений на пунктах:

метод дифференциальных спутниковых наблюдений в замкнутых сетях, на пунктах ГГС и базовых станциях – сеансами не менее 40 минут из расчета 20 минут на каждые 20 км расстояния.

В случае плохих условий приема спутниковых сигналов, время наблюдения на пунктах было увеличено.

По завершению работ, ежедневно, сырая информация скачивалась на ноутбук и передавалась в оперативную обработку.

Вычислительная обработка спутниковых измерений по определению координат и высот БС производилась с использованием сертифицированного программного обеспечения Trimble Business Center фирмы Trimble Ltd.

Обработка производилась в следующей последовательности:

Анализ качества сырых данных (фактор PDOP, количество спутников, продолжительность наблюдений);

Перевод сырых данных в формат Rinex, пересчет высоты установки антенны над пунктом из наклонной в вертикальную (ARP);

Определение точных координат и эллипсоидальных высот в системе WGS-84 каждой из 8-ти базовых станций методом PPP (Precise Point Positioning). Метод PPP позволяет получить точные координаты и высоты отдельной точки земной поверхности в системе координат WGS-84 методом автономных (без опоры на исходные пункты) спутниковых наблюдений. Для получения точности в 2-3 см, необходимо выполнить сбор спутниковой информации на точке в течение не менее 6 часов. Данная технология согласована Федеральной

62

________________________________________________________Выпуск № 4 (11), 2019

службой государственной регистрации, кадастра и картографии Министерства экономического развития РФ для развития съемочного обоснования при создании топографических карт и топографических планов. Отчет о вычислении координат методом PPP состоит из графиков зависимости точности определения широт, долгот и высот пунктов в зависимости от времени наблюдения. Далее было проведено уравнивание сети.

Наземное обеспечение аэросъемочных работ осуществлялось путем установки спутникового GNSS оборудования на 8-ми базовых станциях вдоль объекта съемки и выполнения на них спутниковых наблюдений во время проведения аэросъемочных полетов (рис.1).

Рис. 1. Схема расположения базовых станций

Данные базовых станций были использованы для последующей кинематической постобработки бортовых траекторных данных, которые, в свою очередь, использовались для получения координат центров проекций снимков и опорной точки сканера.

Спутниковые наблюдения произведены с использованием двухчастотных GNSS спутниковых геодезических приемников при следующих установках приемников:

угол отсечки по возвышению спутника – 0 градусов;

интервал записи измерений – 1 сек.;

запись измерений осуществляется в приемник.

От координат и высот базовых станций кинематическим методом рассчитывалась траектория движения антенны бортового ГНСС оборудования, а с использованием параметров выставки антенны и калибровочных параметров аэросъемочного оборудования выводился массив закоординированных ТЛО, а также цифровых аэрофотоснимков с координатами центра проекций и углами ориентирования.

Результатом аэросъемочных работ явилось:

неклассифицированные ТЛС в формате LAS в плоской системе координат

проекта;

цифровые аэрофотоснимки c элементами внешнего ориентирования в формате JPG и координатами центров фотографирования;

63

________________________________________________________Выпуск № 4 (11), 2019

траектории движения аэрофотоаппарата в системе координат проекта углами поворота камеры в системе Head/Roll/Pitch;

данные фотограмметрической калибровки фотокамеры.

Для контроля качества выполненных аэросъёмочных работ было произведено измерение пяти контрольных участков, расположенных вдоль трассы съемки в населенных пунктах Высокогорный, Эльдиган, Тулучи, Кенада и Комсомольск.

На этих участках была выполнена съёмка отметок рельефа и наземных опознаков (местных предметов с чёткими контурами, однозначно опознаваемыми на лазерных данных и аэроснимках), с целью контроля геометрических параметров создаваемых ортофотопланов и ЦМР.

Во время камеральной обработки было произведено сравнение координат опознаков и отметок рельефа, полученных из наземных измерений на контрольных участках, с данными, полученными по результатам ВЛС.

Можно сделать вывод, о достаточной точности создания ЦМР по данным ВЛС для масштаба 1:2000. Тестовый участок были взят в залесенной, всхолмленной местности с углом наклона порядка 90. Максимально допустимая величина погрешности съемки рельефа, согласно нормативам, равна 0,13 м.

По окончанию полевых работ выполнен контроль качества и приемки полевых работ. Контроль качества проводился в установленном порядке, включал приемку материалов полевых инженерных изысканий и проверку его соответствия Заданию и требованиям нормативных документов.

Для контроля качества выполненных аэросъёмочных работ использованы контрольные точки, расположенные на территории объекта съемки. Определение координат и высот контрольных точек выполнено с помощью спутниковых навигационных систем GPS/ГЛОНАСС. После получения предварительных результатов лазерного сканирования было произведено сравнение координат контрольных точек, полученных из наземных измерений, с данными, полученными по результатам ВЛС.

Полученные погрешности измерений удовлетворяют требованиям технического задания, и нормативной документации.

Контроль качества камеральных работ включал приемку материалов и проверку их соответствия техническому заданию и требованиям нормативных документов с последующей сдачей материалов в архив и проводился в установленном порядке.

Все замечания по работе устранялись в процессе производства работ.

Библиографический список

1.Руководство по эксплуатации GPS/GNSS приемника Topcon HiPer [Электронный ресурс] URL: http://geoinstrukcii.ru/manual/gps-gnss/topcon/topcon-hiper-pdf/ (дата обращения 15.10.2019)

2.СП 47.13330.2016 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения;

3.ГКИНП (ГНТА)-01-006-03 Основные положения о государственной геодезической

сети Российской Федерации 4. ВСН 208-89 «Инженерно-геодезические изыскания железных и автомобильных

дорог» Москва 1990; 5. ГКИНП (ОНТА)-02-262-02 Инструкция по развитию съемочного обоснования и

съемке ситуации и рельефа с применением глобальных навигационных спутниковых систем ГЛОНАСС и GPS, М., ЦНИИГАиК, 2002 г.;

6. Хахулина Н.Б. Особенности использования спутниковых технологий при межевых работах / Хахулина Н.Б., Костылев В.А., Фомин А.А. // В сборнике: Актуальные проблемы землеустройства, кадастра и природообустройства Материалы I международной научнопрактической конференции факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. 2019. С. 364-369.

64

________________________________________________________Выпуск № 4 (11), 2019

7. Веселов В.В. О необходимости использования постоянно действующих референцных базовых станций для проведения кадастровых работ / Веселов В.В., Хахулина Н.Б., Логвиненко Л.Н., Кокорин А.И. // МОДЕЛИ И ТЕХНОЛОГИИ ПРИРОДООБУСТРОЙСТВА (РЕГИОНАЛЬНЫЙ АСПЕКТ) 2019 № 1(8) С. 142-148

8. Курасов С.В. Зарубежный опыт использования спутниковых систем в кадастре / Курасов С.В., Хахулина Н.Б. // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Серия: Студент и наука. 2015. № 8. С. 54-59.

9.Трухина Н.И. Мониторинг технического состояния зданий - фактор эффективного управления в стратегии девелопмента недвижимости / Трухина Н.И., Трухин Ю.Г., Калабухов Г.А. // Недвижимость: экономика, управление. 2015. № 4. С. 60-64.

10.Баринов В.Н. Геоинформационное обеспечение земельных ресурсов и объектов недвижимости / Баринов В.Н., Трухина Н.И., Макаренко С.А. // В сборнике: Актуальные проблемы землеустройства, кадастра и природообустройства Материалы I международной научно-практической конференции факультета землеустройства и кадастров ВГАУ. 2019. С.

38-43.

11Нетребина Ю.С. Применение метода анализа иерархии для оценки современных методов сбора геопространственной информации при создании опорной геодезической сети / Нетребина Ю.С., Гордеева К.С., Михин Н.В. // Модели и технологии природообустройства (региональный аспект). 2018. № 2 (7). С. 74-81.

12.Чучукин Н.А. О влиянии рефракции и конвекции при линейно-угловых измерениях электронным тахеометром / Чучукин Н.А., Веселов В.В., Есенников О.В., Сячинов А.Н., Нетребина Ю.С. // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. 2007. №

15.с. 99-112.

65